1.5 MEMS的發(fā)展前景

MEMS自20世紀80年代中期發(fā)展至今一直受到世界各發(fā)達國家的廣泛重視，被認為是一項面向21世紀可以廣泛應用的新興技術。MEMS具有成本低、體積小、質量輕、功耗低、性能穩(wěn)定、諧振頻率高、響應時間短的優(yōu)點。而且MEMS的綜合集成度高，附加值高，具有多種能量轉化、傳輸等功能，包括力、熱能、聲能、磁、化學能、生物能等。所以在工業(yè)領域有著很好的應用前景，并且有向多樣化發(fā)展的趨勢。

近年來，北京大學、清華大學、復旦大學、哈爾濱工業(yè)大學、上海交通大學、西安交通大學、航天工業(yè)總公司等許多單位都在開展這方面的工作。

由于納米器件比半導體器件工作速度快得多，可以大大提高武器控制系統(tǒng)的信息傳輸、存儲和處理能力，可以制造出全新原理的智能化微型導航系統(tǒng)，使制導武器的隱蔽性、機動性和生存能力發(fā)生質的變化。利用納米技術制造的形如蚊子的微型導彈可以起到神奇的戰(zhàn)斗效能。納米導彈直接受電波遙控，可以神不知鬼不覺地潛入目標內部，其威力足以炸毀敵方火炮、坦克、飛機、指揮部和彈藥庫。“蒼蠅”飛機是一種如蒼蠅般大小的袖珍飛行器，可攜帶各種探測設備，具有信息處理、導航、信號接收和通信能力，其主要功能是秘密部署到敵方信息系統(tǒng)和武器系統(tǒng)的內部或附近監(jiān)視敵方情況，這些納米飛機可以懸停、飛行，敵方雷達難以發(fā)現它們。“螞蟻士兵”是一種通過聲波控制的微型機器人。這些機器人比螞蟻還要小但具有驚人的破壞力，它們可以通過各種途徑鉆進敵方武器裝備中長期潛伏下來。一旦啟用，這些“螞蟻士兵”就會各顯神通：有的專門破壞敵方電子設備，使其短路、毀壞；有的充當爆破手，用特種炸藥引爆目標；有的施放各種化學制劑，使敵方金屬變脆、油料凝結或使敵方人員神經麻痹、失去戰(zhàn)斗力。

盡管許多新的技術很有希望，但是能夠對生物恐怖提供早期報警的產品至少還有幾年時間才能上市。納傳感器和生物芯片一樣要求將目標分子從環(huán)境中提出來并與傳感器直接接觸。納傳感器使得小型的便攜手持傳感系統(tǒng)成為可能。現在許多大學、實驗室和工業(yè)界都在尋求開發(fā)出一種快速準確識別出有毒材料的便攜裝置，其價值遠遠超出了保護人類免受生物恐怖襲擊的程度。此外，還有被人稱為“間諜草”或“沙粒坐探”的形形色色的微型戰(zhàn)場傳感器等納米武器裝備。所有這些納米武器組合起來就建成一支獨具一格的“微型軍”。據美國國防部專家透露，美國第一批微型軍將于近期服役，2010年內可大規(guī)模應用。納米武器的出現和使用將大大改變人們對戰(zhàn)爭力量對比的看法，使人們重新認識軍事領域數量與質量的關系，產生全新的戰(zhàn)爭理念，使武器裝備的研制與生產更加脫離傳統(tǒng)的數量規(guī)模限制，進一步向智能化的方向發(fā)展，從而徹底變革未來戰(zhàn)爭的面貌。納米技術在加劇武器裝備微型化的進程中，也將推動軍隊的體制編制發(fā)生革命性變革，孕育和產生新的兵種。由多種不同功能的納米武器組成的“微型軍團”作為一種全新的作戰(zhàn)力量將出現在未來的戰(zhàn)場上。

無線網絡通信的出現作為MEMS技術向信息技術引進的一種重要的推動力。技術的推動力主要包括新材料的研制，如磁性材料在MEMS系統(tǒng)中的運用。生物技術的驅動主要有細胞處理和微生物組織。MEMS技術在衛(wèi)生保健領域應用的推動力是對高生活質量的強烈要求。MEMS技術在極端環(huán)境下和在生物醫(yī)學里的運用將是MEMS技術封裝的技術驅動。此外，其他技術驅動還涉及不同長度等級的系統(tǒng)之間的相互關系、對低功耗操作的要求和在計算能力上的巨大提高。

汽車工業(yè)是MEMS技術的主要應用領域之一。傳感器、控制器和導航器構成了現代化汽車的重要部分。現代化的汽車系統(tǒng)主要包括車架系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、操控系統(tǒng)和通信系統(tǒng)。汽車系統(tǒng)都要求性能高、價格低的MEMS技術來支撐。MEMS技術還可用于航天器系統(tǒng)中的溫度控制和電氣系統(tǒng)的微型化，航天器系統(tǒng)的微型化，航天發(fā)射保障系統(tǒng)的參數測量，發(fā)射環(huán)境保障系統(tǒng)探測環(huán)境污染，航天器姿態(tài)測量、控制和導航系統(tǒng)也需要先進的MEMS技術，以及微工程、微流體力學、微加工技術與微結構力學等方面。

MEMS技術潛在的巨大效益將滲透到科技發(fā)展的各個領域，從宏觀到微觀，從醫(yī)藥技術到生命科學，從制造業(yè)到信息通信等。在生物領域中，許多酶可以充當分子電機，利用這一技術，可以生產有機或無機相結合的MEMS器件。在信息領域中，當前的信息技術是基于微電子器件和微電路的，在未來10年中，這些技術的發(fā)展會達到其物理極限。而MEMS會成為下一代信息技術的主要載體。通過MEMS系統(tǒng)可以開展一些單分子檢測、分析及應用方面的研究，這也是MEMS系統(tǒng)所獨有的能力。MEMS的潛在應用毫無疑問，即使在研究初期似乎也可十分清楚地預測到MEMS最終將在許多領域中得到廣泛應用。